Question

如圖所示的實驗裝置可用來測定含兩種元素的某種氣體X的分子式。

在注射器A中裝有240 mL氣體X并慢慢通過不含空氣并裝有紅熱的氧化銅的玻璃管B，使之完全反應，得到以下實驗結果：實驗前B管重20.32 g，實驗后B管重20.00 g，B管中的黑色粉末變成紅色粉末。在C管中收集到的無色液體是水；在注射器D中收集到的氣體是氮氣。試回答下列問題：
(1)X氣體是由________和________元素組成的。
(2)若240 mL X氣體完全反應后，收集到的氮氣質量是0.28 g。根據實驗時溫度和壓強計算1 mol X氣體的體積是24 000 mL，則X的摩爾質量是________。
(3)通過計算，確定X的分子式為________。
(4)寫出B中發(fā)生反應的化學方程式(X在該條件下不發(fā)生分解反應)________________________。

Answer 1

(1)氮　氫　(2)32 g/mol　(3)N₂H₄
(4)N₂H₄＋2CuON₂＋2H₂O＋2Cu

實驗時的溫度和壓強下，1 mol X氣體的體積是24 000 mL，則反應消耗的X氣體為0.01 mol，CuO為0.02 mol，N₂為0.01 mol，H₂O為0.02 mol。根據質量守恒定律，0.01 mol X氣體的質量為0.32 g，其摩爾質量為32 g/mol；X氣體是由N和H元素組成的，0.01 mol X分子中含有n(N)＝0.01 mol×2＝0.02 mol，n(H)＝0.02 mol×2＝0.04 mol，因此分子式為N₂H₄。